卫星并联贮箱均衡排放的研究

在双组元卫星推进系统设计过程中,为保证发动机入口混合比满足设计状态,需要通过调节燃料和氧化剂支路的管路流阻来实现,常规方法为通过多次地面水试试验,对各支路安装的节流孔板进行修正。根据某型号卫星的管路布局,基于AMESim建立并联贮箱均衡排放的预测模型并在后续的地面水试试验中进行验证。试验验证了仿真模型的可行性,提出了仿真模型的修正参数,修正后的仿真模型可以较为准确地预测该型号后续卫星的孔板尺寸,节约了地面水试试验的时间,可为缩短卫星型号研制周期提供帮助。

基于并联贮箱结构的卫星推进剂剩余量测量方法

星上推进系统推进剂剩余量测量是卫星在轨管理的重要工作,事关卫星剩余寿命估计和离轨时机的选择,对于提高卫星效率具有重大的意义.中国现有的推进剂剩余量计算方法只适用于传统的双贮箱结构,不适用于桁架式卫星平台的多贮箱并联结构,为此必须开发新的计算方法,同时提高计算精度.比较多种推进剂剩余量测量方法,重点论述两种可用于并联贮箱结构的测量方法.

基于遗传算法的并联贮箱平衡排放调节方法研究

为了解决双组元推进系统的并联贮箱推进剂消耗不平衡问题,根据气路系统的压力输出特点,提出了一种基于遗传算法的平衡排放主动调节方法。引入多方方程,建立了调节模型,首先使用先进多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行了修正参数的优化选取,然后通过参数优化后的调节模型对预调节参数进行了求解。仿真计算结果与试验数据的对比分析表明,调节前后的压力及调节量等参数的相对误差在千分之五之内,该并联贮箱平衡排放调节计算方法正确、有效。最后,通过算例,分析了贮箱压力及气体容积对平衡排放控制能力的影响,计算表明,推进剂的消耗有益于提高单次平衡排放调节幅度,调节时间主要与调节量及贮箱压差相关。

某发动机并联贮箱排放均衡性研究

某发动机系统采用两台并联布局的贮箱供应推进剂,推进剂排放存在不均衡,其排放均衡性与发动机管路流阻特性、推力装置工作特性、发动机结构布局有关。为获得影响该发动机系统排放均衡性的主导因素,并为改善系统排放均衡性提供依据,建立了分析模型,搭建了试验系统,计算分析与试验验证了上述因素影响情况。计算及试验结果表明,发动机管路流阻特性、发动机结构布局为主导因素,对系统排放均衡性影响较大,推力装置工作特性影响很小。据此,提出了可行的改进措施,包括控制发动机管路流阻特性和优化发动机结构布局。

上面级并联贮箱推进剂均衡输送技术研究

具有并联贮箱结构的航天器由于输送系统流阻差异,造成并联双箱内推进剂消耗不均衡,导致飞行过程中出现较大的质心偏移,从而降低航天器姿控系统控制力裕度、增加姿控推进剂消耗量,同时,当某一个贮箱推进剂提前耗尽时,输送系统便无法保证为发动机提供纯液相的推进剂,其他贮箱的推进剂将无法继续使用,将大幅增加主动力推进剂的不可用量。提出基于流阻匹配及连通管的并联贮箱均衡输送方案,建立相应的数学模型,并通过地面原理性试验验证模型的正确性。利用该模型,完成了3种均衡输送方案的仿真计算及对比分析。结果表明,基于连通管的均衡输送方案推进剂不可用量及质心偏移变化最小,且有利于工程实现。

并联贮箱不平衡输送试验系统的设计

根据伯努利方程建立并联贮箱推进剂输送的数学模型,分析了并联贮箱不平衡输出的主要影响因素在于两路减压阀出口压力偏差和金属膜片贮箱膜片压差散布,提出以水替代有毒推进剂作为试验工质的计算方法。根据理论分析模型设计出并联贮箱不平衡输送试验系统,利用定流量的推进剂输送系统解决金属膜片的翻转压力时刻变化的问题,保证推进剂输送流量的稳定,从而验证了试验系统的可行性,为新一代运载火箭上面级并联贮箱设计提供了试验支撑。

末子级并联贮箱均衡输送对入轨精度影响研究

对液体运载火箭末子级并联贮箱推进剂输送不均衡量影响卫星入轨精度进行了研究。建立了均衡输送模型和星箭分离齿轮啮合模型,给出了质心横移计算公式。分析发现质心横移会因出现横向控制力矩而导致轨道倾角产生偏差,并对用弹簧分离实现的星箭分离形成干扰力矩而影响分离精度。以新一代运载火箭末子级为例,计算了不同膜片翻转压力偏差的输送不均衡量、质心横移量和卫星入轨精度偏差。结果发现:为满足卫星入轨精度,需控制金属膜片翻转压力偏差小于0.015MPa。翻转试验结果验证了此结论。

一种并联金属膜片贮箱均衡排放控制措施研究

航天器飞行过程中,并联贮箱内同种推进剂排放不均衡会引起航天器的质心变化。为控制并联金属膜片贮箱的排放不均衡量,对并联金属膜片贮箱均衡排放控制措施进行了理论分析和试验研究,得出了一种能够有效控制并联金属膜片贮箱均衡排放的措施,采用该措施对某典型金属膜片贮箱不均衡量进行了理论计算。为验证并联金属膜片贮箱的均衡排放性能,根据金属膜片的选配原则选取金属膜片进行地面试验验证,并将理论计算结果与试验结果进行比对,结果表明,并联金属膜片贮箱不均衡量计算及控制措施正确、有效。

卫星推进自适应流量闭环调节技术

针对目前液体火箭发动机推进系统中并联贮箱不均衡排放问题,设计一种基于并联贮箱均衡排放的自适应流量闭环调节系统。该系统由可编程控制器和比例电磁阀组成,通过PLC输出电流使比例电磁阀打开,随后PLC计算采集流量与目标流量的差值。当差值在精度以外时,PLC稳定输出电流调节比例电磁阀开度;当差值在精度以内时,保持比例电磁阀开度,完成流量调节。经试验验证了该系统的可行性。